CN115395347A - 激光光束的处理方法、激光掺杂方法以及激光掺杂设备 - Google Patents
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Abstract
第一方面，本发明提供了一种激光光束的处理方法，包括如下步骤：接收来自激光器的平顶光束；对平顶光束进行滤光；输出滤光后的平顶光束。根据本发明第一方面的激光光束的处理方法，具有如下有益效果：使用本发明的激光光束处理方法可以获得能量密度分布均匀的平顶光束。第二方面，本发明提供了一种激光掺杂方法，使用上述任一项的激光光束的处理方法所获得的平顶光束进行激光掺杂。根据本发明第二方面的激光掺杂方法，可以在掺杂加工过程中使用能量分布均匀的平顶光斑。本发明还提出了使用上述方法的激光设备。
Description
技术领域
本发明涉及激光技术领域，特别涉及激光光束的处理方法、激光调制方法以及激光加工 设备。
背景技术
激光技术可应用在太阳能电池的制造工艺中。例如可以利用激光掺杂来执行在TOPCon的 选择性发射极(SE)掺杂磷或者硼的工艺。然而，以掺杂硼为例，在进行TOPCon电池的激光 硼掺杂时，由于硼在硅的固溶度较低，因此，激光光束需要满足能量高、密度高且均匀性好 的要求。
现有技术中，激光光束作为高斯光，其本身具有能量呈正态分布的特点，且作用加工在 材料表面呈圆形，越靠近圆心能量越高。这种激光光束可能会影响电池片的生产良品率和光 电转化率。
发明内容
本发明针对上述技术问题，提出了激光光束的处理方法，至少一定程度上能够使激光光 束的能量密度分布均匀。此外，本发明还提出了激光掺杂方法以及激光掺杂设备。
根据本发明第一方面的激光光束的处理方法，包括如下步骤：接收来自激光器的平顶光 束；对平顶光束进行滤光；输出滤光后的平顶光束。
根据本发明第一方面的激光光束的处理方法，具有如下有益效果：可以获得能量密度分 布均匀的平顶光束。
在一些实施方式中，在接收来自激光器的平顶光束的步骤中，将激光器发出的激光光束 转变为平顶光束。
在一些实施方式中，在接收来自激光器的平顶光束的步骤中，对激光器发出的激光光束 进行衍射并聚焦从而转变为平顶光束。
在一些实施方式中，激光光束的能量分布为高斯分布。在对激光器发出的激光光束进行 衍射时，通过具有与高斯分布相对应的形貌和折射率梯度的衍射装置，来对激光光束的波前 的位相分布进行调控。
在一些实施方式中，在输出滤光后的平顶光束的步骤中，观察滤光后平顶光束的能量分 布，并调节衍射装置。
在一些实施方式中，在的对平顶光束进行滤光的步骤中，过滤平顶光束的高频分量。
在一些实施方式中，在的对平顶光束进行滤光的步骤中，过滤平顶光束的杂散光。
在一些实施方式中，在的对平顶光束进行滤光的步骤中，还包括如下步骤：过滤平顶光 束的次级衍射；过滤平顶光束的高频分量。
在一些实施方式中，在输出滤光后的平顶光束的步骤中，还包括对平顶光束进行调制， 以使的平顶光束的光斑的形状为矩形状、圆形状或者椭圆状。
根据本发明第二方面的激光掺杂方法，使用上述任一项的激光光束的处理方法所获得的 平顶光束进行激光掺杂。
根据本发明第二方面的激光掺杂方法，可以在掺杂加工过程中使用能量分布均匀的平顶 光斑。
在一些实施方式中，在进行激光掺杂时，使平顶光束产生的平顶光斑在整个掺杂区域内 边缘清晰且面积一致。
在一些实施方式中，在进行激光掺杂时，调整平顶光斑的边长，以使得平顶光斑的边长 与掺杂区域中的规定重掺区的宽度相同或者规定重掺区的宽是平顶光斑边长的整数倍。
在一些实施方式中，在进行激光掺杂时，使用被调整后的平顶光斑在掺杂区域内进行扫 描，以使平顶光斑之间紧密连接并完整覆盖整个规定重掺区，且平顶光斑间无缝隙、无重叠 区域。
本发明还提出了一种激光设备，包括：发射部，发出平顶光束；接收部，接收来自发射 部的平顶光束；处理部，对平顶光束进行滤光；输出部，输出滤光后的平顶光束。
该激光设备能够使用平顶光束进行加工作业，增大光伏电池的输出电压和电流提高光电 转化率，与现有技术相比，良品率也大大提高。
在一些实施方式中，处理部包括光阑和/或空间滤波器。
在一些实施方式中，激光设备还包括侦测装置，侦测装置包括：分束设备、光路调制设 备以及成像设备，其中，分束设备对滤光后的平顶光束进行分束；光路调制设备将由分束设 备分束而来的平顶光束聚焦，并打入成像设备；成像设备用于侦测经过聚焦的滤光后的平顶 光束形成的光斑。
该激光掺杂设备可以使用前述方法，达到使用同时具备高能量密度和高均匀性的激光光 束来加工电池片，且与现有技术相比增加电池片的生产良品率和光电转化率。
附图说明
图1是根据本发明的激光光束的处理方法的流程图。
图2是图1的方法中平顶光束L2通过激光光束L1衍射获得时S100的流程图。
图3是图1的方法中S200对平顶光束L2进行处理的流程图。
图4是使用滤光后的平顶光束L3进行掺杂的流程图。
图5是按照图1及图4的方法的激光掺杂设备的光路图。
图6上部图为不同光束的光斑能量分布图，下部图为该光束沿K线的能量分布图，其中 a为激光光束L1，b为平顶光束L2，c为滤光后的平顶光束L3。
图7是根据图1及图4的方法的一种实施方式的掺杂电池的原理示意图。
图8是根据图1及图4的方法的一种实施方式进行掺杂加工时的示意图。
图9是不同光束作用在加工材料的重掺区域的示意图。
图10是掺杂加工时不同能量密度下结深变化趋势的曲线图。
图11是掺杂加工时不同能量密度下方阻变化趋势的曲线图。
附图标记
L1:激光光束、L2：平顶光束、L3：滤光后的平顶光束、L4：平顶光斑、1：激光光源、2：准直反射镜、3：准直反射镜、4：扩束器、5：衍射装置5、6：透镜:、6：空间滤波器、8： 透镜:、9：光阑、10：分光镜、11：透镜、12：反射镜、13：CCD、14：振镜、15：场镜、16： 硅片材料、17：基材、18：金属栅线、19：接触面、20：P++高浓度掺杂区、21：P+低浓度掺 杂区
具体实施方式
本部分将详细描述本发明的具体实施方式，本发明之较佳实施方式在附图中示出，附图 的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个 技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化 描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作， 因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、 超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二 只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的 技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属 技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
本发明针对上述技术问题，提出了激光光束的处理方法，同时，本发明还提出了能实施 本方法的激光掺杂设备。
参照图1，激光光束的处理方法，包括如下步骤：
S100，接收来自激光器的平顶光束L2；
S200，对平顶光束L2进行滤光；
S300，输出滤光后的平顶光束L3。
使用本发明的激光光束处理方法可以获得能量分布均匀，光束质量好的平顶光束。通过 这种平顶激光进行掺杂，可以增大光伏电池的输出电压和电流提高光电转化率。
如图2所示，在接收来自激光器的平顶光束L2的步骤S100中，也包括如下步骤：
S110，光源产生激光光束L1；
S120，将激光光束L1进行准直和扩束。
S140，通过衍射单元将激光光束L1变为平顶光束L2。
其中，激光光束L1的能量分布为高斯分布。
在S110，激光光束L1的种类并不做限定，脉宽可以脉冲激光、连续激光、超短脉冲激 光，由于本方法可以用光路实现，所以对光波的波长、线宽、重频也不做限定。激光光源的 种类亦不做限定，可以是固体激光器、半导体激光器、宝石激光器等。
在S140中，衍射装置由一组在其表面上二维分布的衍射单元构成。每个衍射单元都有特 定的形貌、折射率梯度等。衍射单元根据激光光束L1的能量分布而确定。因此衍射装置能对 激光波前位相分布进行精细调控，激光光束L1经过衍射并聚焦可以得到特定的光束能量分布。 由此，激光光束L1通过衍射装置聚焦成了平顶光束L2。
在S100中，还可以包括激光器直接发出平顶光束L2。
如图3所示，在对平顶光束L2进行滤光的步骤S200中，包括：
S210，滤去平顶光束L2中的高频分量，使得平顶光束L2的能量分布更加均匀。或滤去 次级衍射光，提升光束质量，或同时滤去高频分量和次级衍射光；
S220，滤去平顶光束L2中的杂散光获得滤光后的平顶光束L3；
S230，对滤光后的平顶光束L3进行调制，使后述平顶光斑L4具有特定形状、大小。
在S200中，滤光包括滤去平顶光束L2中的高频分量、滤去平顶光束L2的次级衍射、滤 去平顶光束L2的杂散光，在具体实施方式中，滤光的种类单独滤去高频分量或次级衍射或杂 散光，也可以是其中任意两者的结合，还可以是同时滤去的高频分量、次级衍射、杂散光。 具体滤去哪一种滤光方法根据加工的材料、加工方式、以及光源类型而决定。如，使用脉冲 激光时，由于次级衍射也具有较大的能量，所以需要滤掉次级衍射光，来获得更适合材料加 工平顶光束L2。如，使用某些特定材料时，由于激光掺杂工艺与一般激光加工不同，必须同 时滤去平顶光束L2中的高频分量、高次级衍射、杂散光来提升光束质量。通过该步骤获得滤 光后的平顶光束L3。
如S230，在一些实施方式的S200中，具体地，还会对平顶光束L2或是滤光后的平顶光 束L3进行调制，使得后述平顶光斑L4具有特定的形状，如矩形、圆形、也可以是不规则的形状，优选地，使用方形。可以在光路中通过插入特定组件完成，如通过带有小孔的组件来调节平顶光斑L4形状。形状的选用根据加工方式而定。同时，也可以通过调制方法来改变平顶光斑L4的大小。
在S300中，还包括：对滤光后的平顶光束L3进行分束，并通过CCD或者其他观测手段 来实时观测滤光后的平顶光束L3所形成的光斑。根据观测的结果，使用前述的，调整衍射、 滤光或是形状，直到获得具体实施方式中，满足材料加工要求的光斑。因此，在某些实施方 式中，S100还包括S130：根据后述的规定掺杂区域调整衍射单元。具体地，调整滤光后的平 顶光束L3在规定掺杂区域形成的平顶光斑L4的边长，以使得平顶光斑L4的边长与后述的规 定重掺区的宽度相同或后述的规定重掺区的宽是平顶光斑L4边长的整数倍。
本发明还提出了一种使用平顶光束L3进行激光掺杂的方法S400。
如图4所示，在步骤S400包括：
S410，滤光后的平顶光束L3打到待加工材料上获得平顶光斑L4；
S420，使用平顶光斑L4进行在掺杂区域进行扫描，使光斑间无重叠、无缝隙，并覆盖整 个规定重掺区；
S430，进行加工。
使用本发明的方法可以在掺杂加工过程中使用能量均匀、形状可调的平顶光斑L4，使产 品具有更高光电转化率、更高的良品率。且，根据本方法的加工设备可以适用不同的加工方 式。
在S410中，加工材料可以为硅片和掺杂物质，可以使用滤光后的平顶光束L3对硅片和 掺杂物质进行激光掺杂。
在S410中，聚焦滤光后的平顶光束L3，使滤光后的平顶光束L3在待加工材料的掺杂面 上呈现边缘清晰、均匀大小的平顶光斑L4，平顶光斑L4的能量分布均匀，平顶光斑L4能量 波动应小于3％。其中边缘清晰是指：光斑边缘部分能量占光斑总能量的5％以下，且在光斑边 缘处有明显的能量下降，光斑边缘能量很小不会对掺杂区域产生作用，因此，形成的重掺杂 区域边缘清晰。
在S420中，将需要进行重掺杂的区域规定为规定重掺区，移动滤光后的平顶光束L3并 以扫描的形式扫过整个规定重掺区，使滤光后的平顶光束L3形成的平顶光斑L4之间紧密连 接并完整覆盖整个规定重掺区，平顶光斑L4间无缝隙、无重叠区域。这样使得加工出的重掺 区域中心与边缘处掺杂浓度基本相同，提高了加工后的电池片的光电转化效率。
在S200或S400中，为了使掺杂时平顶光斑L4间无缝隙、无重叠区域，需要对滤光后的 平顶光束L3的光斑边长、大小进行调节，使S410中的平顶光斑L4边长与规定重掺区相同， 或调整调整平顶光斑L4的边长，使规定重掺区的宽是平顶光斑L4边长的整数倍。其中，平 顶光斑L4的边长大小的调节范围为20μm至1000μm；
在S200中，还可以对平顶光束L2进行调制，使S400中的平顶光斑L4呈现所规定的形 状，形状可以是矩形、圆形、长方形，还可以是不规则形状，或者通过小孔或光阑来获得文 字样形状。提高了可加工的材料范围，增加了加工方式。
上述的实施方式中，虽然提及了将从激光光源中获得的激光光束L1转变为平顶光束L2， 但不限于此。例如也可以使用直接输出平顶光束L2的激光器，进一步地，在激光器的谐振腔 对腔内激光的相位延迟进行调制来获得中部为平顶的激光光束。
上述的实施方式中，虽然提及了通过衍射来使激光光束L1转变为平顶光束L2，但不限 于此。例如，也可以使用散射的方法使激光光束L1转变为平顶光束L2，进一步地，使用异 型棱镜来使激光光束L1转变为平顶光束L2。或者，也可以使用光束匀滑整形的方式使激光 光束L1转变为平顶光束L2，进一步地、使高斯型激光光束L1通过光束匀滑器，而后进行切 趾处理来获得平顶光束L2。又或者，使用匀光片来完成。
上述的实施方式中，虽然提及了通过调节衍射装置，改变光斑的边长，使掺杂时平顶光 斑L4间无缝隙、无重叠区域，但不限于此。具体地，也可以通过在光路中加入其他光学器件 进行调制来完成。另一方面，也可以通过光阑组件来控制光斑的大小。
上述的实施方式中，虽然提及了本方法用于激光掺杂加工，但不限于此，本方法也可以 用于使用经过滤光后的平顶光束L3来加工的其他加工方式。例如，切割、钻孔、或是3D打 印等。
上述的实施方式中，虽然提及了在掺杂区域扫描，使光斑间无重叠、无缝隙，并覆盖整 个规定重掺区，但不限于此，某些待加工材料或者加工方式并不需要如此加工，只需要使用 经过滤光后的平顶光束L3加工即可。
下面结合具体装置对本发明的方法进行说明。
如图5，为使用本发明的所述方法而搭建的太阳能电池激光掺杂设备，包括：激光光源1， 产生激光光束L1；预处理单元，包括准直反射镜2、准直反射镜3、及扩束器4对激光光束 L1，进行预处理；衍射装置，包括衍射装置5，将激光光束L1转变为平顶光束L2；处理单元， 包括透镜6、光空间滤波器7、透镜8、光阑9，对平顶光束L2进行处理，获得滤光后的平顶光束L2；加工单元，包括振镜14、场镜15、及硅片材料16，使用滤光后的平顶光束L2及掺 杂物质对硅片材料进行掺杂；侦测装置，包括分光镜10、透镜11、反射镜12、及CCD13，侦 测滤光后的平顶光束L2形成的光斑。该光路系统搭建在同一大理石平台上，且各器件中心同轴，组成一个可用于实际激光加工的光学设备。
图6上部图为不同光束的光斑能量分布图，下部图为该光束沿K线的能量分布图，其中 a为激光光束L1，b为平顶光束L2，c为滤光后的平顶光束L3。
如前述方法中的S100所述，激光光源发出激光光束L1，这时，激光光束L1的能量分布 如图6a所示为高斯分布。激光光束L1通过准直反射镜2和准直反射镜3构成的准直系统准 直后射入扩束器4中，完成扩束。其中，激光光源可以是脉冲激光器的脉宽可以是飞秒、皮 秒、纳秒，也可以是连续激光器，波长在193nm至10600nm光波段均可。
如前述方法中的S100所述，经过扩束的激光光束L1进入衍射装置5，衍射装置5是采 用光刻设备利用微纳刻蚀工艺，在高纯度石英玻璃的表面形成二维分布的衍射单元而形成的。 其中，每个衍射单元可以有特定的形貌、折射率梯度等，对激光波前位相分布进行精细调控。 激光经过每个衍射单元后发生衍射，之后再由透镜6聚焦，得到想要的光束能量分布，即平 顶光束L2，此时平顶光束L2的能量分布如图6b所示。
其中，衍射装置5可以通过不同的光源、加工要求进行调整，使得最后获得的平顶光斑 L4边长与规定重掺区相同，或调整平顶光斑L4边长使规定重掺区的宽是平顶光斑L4边长的 整数倍。
如前述方法中的S200所述，经过衍射装置5得到的光束通过透镜6、空间滤波器7及透 镜8所组成的4f滤波系统。其中，透镜6、透镜8是具有相同的焦距凸透镜，对称放置在空间滤波器7的两边。4f滤波系统用于滤去光束中的高级次衍射光及光束中的高频分量。之后通过光阑9滤去杂散光。以此得到均匀性更好，光束质量更优的滤光后的平顶光束L3，此时平顶光束L2的能量分布如图6c所示，这时，次级衍射光斑已被去除。
在一些实施方式中，光阑9也可以用于控制平顶光斑的形状及大小。
在一些实施方式中，由于材料的影响，掺杂过程中必须滤去衍射光斑，或是去光束中的 高频分量，来达到更好的加工效果。
而后通过分光镜10，滤光后的平顶光束L3被分为两束，其中一束光进入振镜14的两轴 反射镜片，再由场镜15进行聚焦，得到平顶光斑L4，并作用到硅片材料16上。如前述方法 中的S400所述，其中振镜14用来调整光斑在硅片材料16上的位置，并可以使用光斑进行扫 描，场镜15调整光斑的聚焦程度。
通过分光镜10后被分为两束的另一束光射进由透镜11和反射镜12组成的光路调整设备， 光束有透镜11聚焦并有反射镜12反射至侦测设备CCD，技术人员可以通过CCD观察过滤后 的平顶光束L2形成的光斑，并根据加工方法、光源种类、加工的材料及时对光斑的能量分布、 形状等做出调整。图6a是根据未加入衍射装置5和4f滤波系统时，激光光束L1的能量密度， 光斑能量密度呈现高斯分布，从内向外不断减小。其中，中心区域能量密度最大，为E1，最 外圈圆环区域能量密度最小，为E2。若形成重掺区域所需要的能量为Es，如图6a，激光掺 杂区域会出现两种情况:
当激光参数设置使E1＝Es时，边缘区域的能量E2只能完成低浓度掺杂，形成的重掺区域 不均匀且尺寸不达标，光电转化效率无法提高；
当激光参数设置使E2＝Es时，会导致中心区域的能量过大出现掺杂元素或金属浆料烧穿 的情况，良品率下降。
图6b是平顶光束L2的能量密度，由于未经过滤光，L2的光斑边缘会有能量密度较低的 区域E3，并且在某些具体实施方式中，由于特定光源的影响，会出现明显的衍射线条。此时， 只有核心区域满足重掺区域的能量要求。
图6c是滤光后的平顶光束L3的能量密度，此时整个光斑从中心到边缘的能量绝大部分 保持一致，只有极小边框区域能量较低。滤光后的平顶光束L3形成的能量均布的平顶光斑 L4，作用在硅片材料进行掺杂时得到的整体重掺区域尺寸误差极小。
图7及图8是在本发明的一种实施方式中，使用本发明的激光加工设备进行掺杂加工的 一种材料，需要掺杂的电池片为N-Si基材17，需要将磷离子P掺入基材17中。掺杂选在SE 发射级，如图7所示，掺杂工艺要求使用扩散之后形成的磷硅或硼硅玻璃作为掺杂源。在金 属栅线18与基材17接触的接触面19进行激光掺杂形成P++高浓度掺杂区域20，减少前金属 电极与硅片材料16的接触电阻。其他区域形成P+低浓度掺杂区21。通过这种激光掺杂优化， 增大光伏电池的输出电压和电流提高光电转化效率。
也如图8a所示，由于能量呈高斯分布的激光光束L1，能量呈正态分布，可能出现中心 已经损伤烧穿掺杂元素或者金属浆料而边缘还未达到掺杂效果的情况。这就导致了SE掺杂时 规定重掺区域与实际区域存在十几到几十μm的差异，从而影响了光伏电池的光电转化效率。
也如图8b所示，当使用能量均匀的滤光后的平顶光束L3时，经过调制的光束在加工材 料上形成平顶且能量分布均匀的光斑，在实际的SE掺杂加工过程中所形成的重掺区基本与目 标尺寸一致，加工区域边缘与中心处掺杂浓度相同。
与此同时SE重掺区域是采用调节激光频率和振镜14的扫描速度的方式将光斑连成线, 而形成长条形区域。圆形光斑要加工成长线长条必然需要一定的叠加，叠加区域相当于二次 激光加工，能量更加难以控制。这就导致了SE掺杂工艺过程中，激光能量的调节很难达到均 匀平衡，也就很难得到较为规定的重掺杂区域，进而影响光电转化效率。或是，由于中心能 量过高发生烧穿现象，影响生产良品率与光电转化率。
根据前述方法中的S400所述，使用滤光后的平顶光束L3对材料进行加工，即，利用平 顶光斑L4在硅片材料16表面进行扫描加工，根据实际重掺区域尺寸，调节衍射装置5使平 顶光斑L4边长与规定重掺区宽度相同，宽度调节范围20至1000μm。光斑之间紧密连接完整覆盖整个重掺区域，光斑之间无缝隙，无重叠区域。在4f滤波系统的作用下光斑能量密度均匀分布。在金属栅线18与基材17接触面19形成P++高浓度掺杂区20，在均匀能量的作用下保证整个区域从中心到边缘掺杂浓度保持一致，使得实际重掺区域与规定重掺区域的误差 控制在一定范围内。提高了电池的光电转化效率。
本发明通过在激光光路系统中增加能量分布与尺寸调制器件，在P++高浓度掺杂区20形 成能量密度均匀的平顶光斑，使得加工出的P++高浓度掺杂区20中心与边缘处掺杂浓度基本 相同，提高了光电转化效率。与此同时避免了P++高浓度掺杂区20中心能量过高导致的掺杂 元素或金属浆料烧穿的情况，提高了实际生产良品率。
接下来结合具体实施例与对比例1及对比例2进行比较，同时对本发明的方法及涉及的 设备进行说明。
【具体实施例】
选用355nm紫外皮秒激光进行掺杂,具体地功率50W，频率500kHz。光斑选用经过调制后 100μmX100μm的平顶光斑L4,对100μmX10000μm的目标区域完成掺杂加工。材料掺杂加工前方阻为90±10Ω/sqr，加工前结深为0.15±0.02μm。加工方式参照上述实施方式，光斑之间无缝隙，无重叠区域，对目标区域进行扫描。在加工材料表面的光斑如图9a的平顶光束掺杂所示。这时材料加工后的方阻值为150±10Ω/sqr，结深为0.22±0.02μm。
【对比例1】
选用未经调制的直径100μm高斯圆形光斑加工作为对比例，其余参数与具体实施例相同。 加工方式为在待加工材料表面产生圆形光斑，光斑与光斑之间不重叠，对100μmX10000μm 的目标区域完成掺杂加工。材料掺杂加工前方阻为150±10Ω/sqr，加工前结深为0.15±0.02 μm。此时，光斑中心和光斑边缘的能量密度不同，中心能量密度高，边缘低，且中心区域占 整体面积的70％。置激光器功率约为22W，保证中心区域c能量密度达到标准，此时边缘区域 e能量密度约为中心区域的40％，为0.2J/cm-2。假设在光斑不重叠的情况下仍然能使光斑之 间无缝隙的覆盖整个掺杂区域，材料加工后的中心区域方阻值为150±10Ω/sqr，结深为 0.22±0.02μm，材料加工后的边缘区域方阻值为90±10Ω/sqr，结深为0.15±0.02μm。
【对比例2】
选用未经调制的直径100μm高斯圆形光斑加工作为对比例，其余参数与具体实施例相同。 加工方式为在待加工材料表面产生圆形光斑，为了使光斑边缘的能量密度满足掺杂所需的能 量密度要求，光斑之间重叠50％，对100μmX10000μm的目标区域完成掺杂加工。在加工材 料表面的光斑如图9a及图9b所示的的高斯光束掺杂所示，高斯光斑中心区域c与边缘区域 e能量密度不同，且中心区域c占整体面积的70％。叠加区域能量密度相当于激光两次作用的 效果。设置激光器功率约为22W，保证中心区域c能量密度达到标准，此时边缘区域e能量 密度约为中心区域的40％，为0.2J/cm-2，叠加区域o则为1J/cm-2。完成材料加工后的中心区 域方阻值为150±10Ω/sqr，结深为0.22±0.02μm，材料加工后的边缘区域方阻值为90±10 Ω/sqr，结深为0.15±0.02μm，材料加工后的叠加区域方阻值为30±10Ω/sqr，结深为 0.2±0.02μm。
图10是掺杂加工时不同能量密度下结深变化趋势的曲线图。可以得出，加工时，能量密 度越高，加工后掺杂区域的结深越深。
图11是掺杂加工时不同能量密度下方阻变化趋势的曲线图。可以得出，加工时，能量密 度越高，加工后掺杂区域的方阻值越低。
结合上述的具体实施例、对比例1、对比例2、图9至图11。可以看出，具体实施例中，采用本发明方法的调制平顶光束L2加工出的重掺杂区域方阻值、结深变化均匀；在对比例1、 对比例2中，使用一般高斯光束的加工区域会因为能量分布不均匀，在光斑的中心区域c、 边缘区域e及叠加区域o形成不同的方阻值区域，而且这种差异无法通过改变激光加工参数 的方式消除。在对比例2中，在中心区域和叠加区域会在能量较大时有烧穿风险，相对的边 缘区域加工能量不够掺杂浓度达不到标准无法形成重掺区。这会降低掺杂光伏电池光电转化 率。
在实际加工过程中，如图9a、9b的高斯光束掺杂所示，光斑实际上并不能完整 覆盖整个规定掺杂区，根据对比例2的数据计算可知，实际覆盖率约为94.7375％， 而具体实施例中的覆盖率可以到达100％。实际加工过程中存在能量在样品表面传导 耗散的现象，实施例是无法达到100％的覆盖率，但这种能量损失在对比例上也会发 生。因此实施例的加工覆盖率还是高于采用一般高斯光束的对比例。
结合上述，实施例具有更好的加工覆盖率、光斑不叠加、边缘加工区和中心区域方阻值、 结深变化均匀，提高了掺杂光伏电池光电转化率。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式或示例描 述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式或示例中。在本说明 书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特 征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
上面结合附图对本发明实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在所 述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各 种变化。
Claims (18)
1.激光光束的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收来自激光器的平顶光束；
对所述平顶光束进行滤光；
输出滤光后的所述平顶光束。
2.根据权利要求1所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述接收来自激光器的平顶光束的步骤中，由激光器直接发出平顶光束。
3.根据权利要求1所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述接收来自激光器的平顶光束的步骤中，将激光器发出的激光光束转变为平顶光束。
4.根据权利要求3所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述接收来自激光器的平顶光束的步骤中，对激光器发出的激光光束进行衍射并聚焦从而转变为平顶光束。
5.根据权利要求4所述的激光光束的处理方法，其特征在于，所述激光光束的能量分布为高斯分布；
在所述对激光器发出的所述激光光束进行衍射时，通过具有与所述高斯分布相对应的形貌和折射率梯度的衍射装置，来对所述激光光束的波前的位相分布进行调控。
6.根据权利要求5所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述输出滤光后的所述平顶光束的步骤中，根据所述滤光后所述平顶光束的能量分布来调节所述衍射装置。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述对所述平顶光束进行滤光的步骤中，过滤所述平顶光束的次级衍射。
8.根据权利要求1至6中任一项所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述对所述平顶光束进行滤光的步骤中，过滤所述平顶光束的高频分量。
9.根据权利要求1至6中任一项所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述对所述平顶光束进行滤光的步骤中，过滤所述平顶光束的杂散光。
10.根据权利要求1至6中任一项所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述对所述平顶光束进行滤光的步骤中，还包括如下步骤：
过滤所述平顶光束的次级衍射；
过滤所述平顶光束的高频分量。
11.根据权利要求1所述的激光光束的处理方法，其特征在于，在所述输出滤光后的所述平顶光束的步骤中，还包括对所述平顶光束进行调制，以使所述的所述平顶光束的光斑的形状为矩形状、圆形状或者椭圆状。
12.激光掺杂方法，其特征在于，使用根据权利要求1至11中任一项中所述的激光光束的处理方法所获得的平顶光束进行激光掺杂。
13.根据权利要求12所述的激光掺杂方法，其特征在于，在进行激光掺杂时，使所述平顶光束产生的平顶光斑在整个掺杂区域内边缘清晰且面积一致。
14.根据权利要求13所述的激光掺杂方法，其特征在于，在进行激光掺杂时，调整所述平顶光斑的边长，以使所述平顶光斑的边长与所述掺杂区域中的规定重掺区的宽度相同或者所述规定重掺区的宽是所述平顶光斑边长的整数倍。
15.根据权利要求14所述的激光掺杂方法，其特征在于，使用被调整后的所述平顶光斑在所述掺杂区域内进行扫描，以使所述平顶光斑之间紧密连接并完整覆盖整个所述规定重掺区，且所述平顶光斑间无缝隙、无重叠区域。
16.激光设备，其特征在于，包括：
发射部，发出平顶光束；
接收部，接收来自所述发射部的平顶光束；
处理部，对所述平顶光束进行滤光；
输出部，输出滤光后的所述平顶光束。
17.根据权利要求16所述的激光设备，其特征在于，所述处理部包括光阑和/或空间滤波器。
18.根据权利要求16所述的激光设备，其特征在于，所述激光设备还包括侦测装置，所述侦测装置包括：分束设备、光路调制设备以及成像设备，其中，
所述分束设备对滤光后的所述平顶光束进行分束；
所述光路调制设备将由所述分束设备分束而来的所述平顶光束聚焦，并打入所述成像设备；
所述成像设备用于侦测经过聚焦的所述滤光后的所述平顶光束形成的光斑。
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